În unele sisteme de valorificare a potențialului zootehnic în sistem intensiv, programele de ameliorare și reproducere a animalelor în vederea stimulării unui anumit segment al producției, cum ar fi productivitatea laptelui sau a cărnii, au fost însoțite de efecte dăunătoare asupra performanței reproductive ulterioare. La bovinele destinate producției de lapte, selecția genetică intensă pentru creșterea producției de lapte a fost însoțită de reduceri semnificative ale fertilității. În mod similar, la crescătorii de pui destinați valorificării acestora sub formă de carcase, capacitatea de reproducere scade odată cu creșterea greutății corporale. În vederea rezolvării acestor probleme, CRARA conduce cercetări de bază și aplicate, pe speciile de interes zootehnic atât din punct de vedere zootehnic cât și din punct de vedere economic.
Cercetarea de bază ne mărește cunoștințele despre biologia fundamentală a reproducerii, care la rândul său facilitează dezvoltarea unor strategii de gestionare de ultimă generație care optimizează eficiența reproductivă și minimizează pierderile economice.
Prin parteneriate cu Universitățile de profil din țară, reușim să extindem potențialul zootehnic al Republicii Moldova, aceste programe transferă cunoștințele bazate pe cercetare și practicile de gestionare a reproducerii producătorilor de animale, acvaculturii și profesioniștilor din întreg teritoriul vizat. CRARA se angajează, să educe următoare generație de experți și producători de animale, oferind consultanță și programe de instruiri în domeniul ameliorării și reproducerii animalelor.
Domenii de cercetare în tehnologii de reproducere asistată
Au fost dezvoltate și perfecționate diverse tehnici pentru obținerea unui număr mare de descendenți de la animale superioare genetic sau pentru obținerea descendenților de la animalele catalogate infertile sau subfertile. Aceste tehnici includ: insămânțarea artificială, crioconservarea gameților sau a embrionilor, inducerea ovulațiilor multiple, transferul embrionilor, fertilizarea în vitro, determinarea sexuală a spermei sau a embrionilor, transferul nuclear, clonarea etc.
Îsămânțarea artificială și crioconservarea
Insămânțarea artificială (ÎA) a fost utilizată pentru a obține descendenți de la masculi genetic superiori de mai bine de 200 de ani. Îmbunătățirile metodelor de crioconservare (înghețare) și stocare a materialului seminal au făcut accesibilă ÎA pentru mai mulți producători de animale. În același mod ca și crioconservarea materialului seminal, înghețarea embrionilor a permis comercializarea globală a animalelor cu calități genetice ridicate. Materialul seminal de la tauri este deosebit de predispus la înghețare și depozitare pe termen lung. În industria laptelui, unde un număr mare de vaci de lapte sunt gestionate intens, ÎA este simplă, economică și de succes. Primele industrii zootehnicle ale lumii, raportează un procent de 60% a vacilor de lapte, ca fiind obținute prin ÎA. Ce nu poate fi spus despre industria cărnii de bovine, unde acest indice variază în limitele 5-30%. Din motive care nu sunt încă bine înțelese, este mai dificil să congelați și să depozitați material seminal de la alte specii de animale, inclusiv cai, porci și păsări de curte, decât să congelați materialul seminal de bovine. CRARA derulează proiecte de cercetare pentru înțelegerea proceselor fiziologice associate cu crioconservarea materialului seminal sau a embrionilor și pentru a dezvolta metode îmbunătățite de crioconservare pentru gameți (ovule și spermă) și embrioni din mai multe specii de animale.
Ovulație multiplă și transfer embrionar
Dezvoltarea tehnologiei de transfer de embrioni permite producătorilor să obțină descendenți multipli de la femele superioare genetic. În funcție de specie, embrionii fertilizați pot fi recuperați de la femele (numite și donatori de embrioni) cu potențial genetic superior prin tehnici chirurgicale sau nechirurgicale. Embrionii genetic superiori sunt apoi transferați la femele (numite și receptori de embrioni) cu potențial genetic mai mic. La bovine și cai, tehnicile eficiente recuperează embrionii fertilizați fără intervenție chirurgicală, dar numai unul sau uneori doi embrioni sunt produși în timpul fiecărui ciclu normal de reproducere. La porcine și ovine, embrionii trebuie recuperați prin tehnici chirurgicale. Pentru a crește numărul de embrioni care pot fi recuperați de la femele superioare genetic, donatorul de embrioni este tratat cu un regim hormonal pentru a induce ovulații multiple sau superovulație. CRARA sprijină cercetarea de bază și aplicată pentru a spori eficiența superovulației și a transferului embrionilor la speciile de animale.
Fertilizare în vitro
Ca alternativă la colectarea embrionilor de la animale donatoare, s-au dezvoltat recent metode pentru a produce embrioni in vitro (în laborator). Metodele se mai numesc și producția de embrioni in vitro. Ovulele imature (celule sexuale feminine) pot fi obținute din ovarele femelelor infertile sau în vârstă sau de la donatori de embrioni obișnuiți (descriși mai sus). Colectarea ovulului este o tehnică nechirurgicală care folosește ultrasunete și un ac ghidat pentru aspirarea avocitelor imature din ovare. Odată ce ovocitele imature au fost obținute, acestea sunt maturate, fertilizate și cultivate in vitro timp de până la șapte zile până când se dezvoltă într-o etapă adecvată pentru transfer sau îngheț. CRARA studiază în vederea implementării o serie de tehnici de însămânșare în vitro, pentru a înțelege mecanismele fiziologice asociate cu producerea embrionilor în vitro.
Transferul nuclear sau clonare
De la mijlocul anilor 1980, se cunosc primele progrese tehnologice în vedere transferului nucleului celular, fie dintr-un blastomer (celule de la embrioni precoce și probabil neidentificați în stadiul de clivaj), fie dintr-o celulă somatică (fibroblast, piele, inimă, nerv sau alte celule ale corpului) către o celulă enucleată ovocit ( celulă ovină feminină nefertilizată cu nucleul îndepărtat). Acest ”transfer nuclear” produce multiple copii ale animalelor care sunt ele însele sau copii aproape identice ale altor animale (animale transgenice, animale superioare din punct de vedere genetic sau animale care produc cantități mari de lapte, carne sau o altă trăsătură de interes etc.). Acest proces este denumit și clonare. Până în prezent, transferul nuclear cu celule somatice a fost utilizat pentru clonarea bovinelor, ovinelor, porcilor, caprelor, cailor, catârilor, pisicilor, iepurilor, șobolanilor și șoarecilor.
Tehnica implică cultivarea celulelor somatice dintr-un țesut adecvat (fibroblaste) de la animalul care urmează să fie clonat. Nucleii din celulele somatice cultivate sunt apoi microinjectați într-un ovocit enucleat obținut de la un alt individ din aceeași specie sau dintr-o specie strâns înrudită. Printr-un proces care nu este încă înțeles, nucleul din celula somatică este reprogramat într-un model de expresie genetică adecvat pentru a direcționa dezvoltarea normală a embrionului. După cultivarea și dezvoltarea ulterioară in vitro, embrionii sunt transferați la o femelă gazdă și, în cele din urmă, duc la nașterea descendenților vii. Rata de succes pentru înmulțirea animalelor prin transfer nuclear este adesea mai mică de 10% și depinde de mulți factori, inclusiv specia, sursa ovulelor folosite, tipul de celule ale nucleilor donatori, tratamentul celulelor donatoare înainte de transferul nuclear, tehnicile utilizate pentru transferul nuclear etc. CRARA manifestă interes în vederea derulării studiilor pentru a obține o mai bună înțelegere a mecanismelor celulare de bază asociate reprogramării nucleare.
Determinarea sexului spermatozoizilor și al embrionului
Industria de valorificare a bovinelor poate fi împărțită în două mari categorii. Prima fiind industria de obținere și valorificare a carcaselor de bovină, această filieră preferă tineret bovin mascul (mânzați) în detrimentul tineretului bovin de sex feminin (juncilor), pentru că aceștia dau un randament la tăiere mai bun. Pe de altă parte este industria de obținere a laptelui și a produselor lactate, unde se urmărește valorificarea bovinelor de sex feminin, în vederea obținerii descendenților ți a producției de lapte. De aici și apare necesitatea determinarea sexului viitorului animal, la etapa de embrion. Folosind un colorant specific care se leagă de ADN (pata Hoechst 33342) și un citometru de flux / sortator de celule, se măsoară conținutul de ADN al spermei individuale. La bovine, spermatozoizii care conțin cromozomul X conțin cu 3,8 la sută mai mult ADN decât spermatozoizii cu cromozomul Y. La mamifere, prezența unui cromozom Y (și a unui cromozom X) determină faptul că individul va fi un bărbat. Mamiferele de sex feminin conțin 2 cromozomi X. Deși procesul de sortare a spermatozoizilor care poartă cromozomii X și Y este lent (aproximativ 10 milioane de spermatozoizi vii din fiecare sex pot fi obținuți pe oră – este vorba despre numărul de spermatozoizi vii necesari pentru o doză convențională de material seminal înghețat pentru însămânțare artificială), procedura determină sexul cu o precizie mai mare de 95%.